CAN總線在汽車中應(yīng)用.doc

CAN總線在汽車中應(yīng)用( 本站提供 應(yīng)用行業(yè)：汽車制造 閱讀次數(shù)：557 ) 【字體：大 中 小】 80年代以來，隨著集成電路和單片機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車上電子控制單元越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電控門窗裝置和主動懸架等等。在這種情況下，如果仍采用常規(guī)的布線方式，即電線一端與開關(guān)相接，另一端與用電設(shè)備相通，將導(dǎo)致車上電線數(shù)目急劇增加。一輛采用傳統(tǒng)布線方法的高檔汽車，其導(dǎo)線長度可達(dá)2000米，電氣節(jié)點(diǎn)達(dá)1500個，電線的重量可以達(dá)到4060公斤。另外，電控系統(tǒng)的增加雖然提高了轎車的安全性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，但隨之增加的復(fù)雜電路也降低了車輛的可靠性，增加了維修的難度。為此，改革汽車電氣技術(shù)的呼聲日益高漲，于是車上控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN（ControllerAreaNetwork）就應(yīng)運(yùn)而生。CAN總線是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而推出的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps，距離可達(dá)10km。CAN協(xié)議的一個最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個數(shù)在理論上不受限制。由于CAN總線具有較強(qiáng)的糾錯能力，支持差分收發(fā)，因而適合高干擾環(huán)境，并具有較遠(yuǎn)的傳輸距離。因此，CAN協(xié)議對于許多領(lǐng)域的分布式測控都很有吸引力。目前CAN總線已成為最有前途的總線標(biāo)準(zhǔn)之一。目前汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN，一條用于動力系統(tǒng)的高速CAN，速率達(dá)到500kb/s；另一條用于車身系統(tǒng)的低速CAN，速率是100kb/s。動力系統(tǒng)CAN主要連接對象是發(fā)動機(jī)控制器（ECU）、變速箱、ABS控制器、安全氣囊控制器等等，它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。車身系統(tǒng)CAN主要連接和控制的汽車內(nèi)外部照明、燈光信號、空調(diào)、組合儀表及其他輔助電器等。目前，動力系統(tǒng)CAN和車身系統(tǒng)CAN這兩條獨(dú)立的總線之間設(shè)計有網(wǎng)關(guān)，以實現(xiàn)在各個CAN之間的資源共享，并將各個數(shù)據(jù)總線的信息反饋到儀表板上。駕車者只要看儀表板，就可以知道各個電控裝置是否正常工作了。自1989年以來，支持CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的公司越來越多，其中有奔馳、大眾、寶馬、保時捷、勞斯萊斯、美洲豹等。支持CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的電子公司有英特爾、摩托羅拉、菲利普、Microchip、西門子等。標(biāo)準(zhǔn)化組織SAE和JSAE也都支持CAN總線標(biāo)準(zhǔn)，SAE的J1939就是CAN的新標(biāo)準(zhǔn)?？傊?，在國外，汽車總線技術(shù)很快將得到普及，是汽車發(fā)展的一個必然趨勢。然而，汽車總線在中國的發(fā)展卻不容樂觀。國內(nèi)的零部件生產(chǎn)雖然數(shù)量可觀，但整體規(guī)模并不大，缺乏開發(fā)能力。甚至有人認(rèn)為中國的零部件廠商真正能夠自主研發(fā)的產(chǎn)品，也僅僅是音響和喇叭而已。為了避免國內(nèi)外汽車電子技術(shù)差距的進(jìn)一步拉大，國內(nèi)的廠家必須團(tuán)結(jié)一致,走聯(lián)合開發(fā)的道路。上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司經(jīng)過兩年多的開發(fā)，現(xiàn)已完成極具競爭實力的階段性產(chǎn)品，正在進(jìn)行產(chǎn)品檢驗和小批量試裝車。相信中國人能創(chuàng)造出更新、更好的汽車總線產(chǎn)品。CAN總線式汽車儀表總成 遼寧能發(fā)偉業(yè)汽車儀表有限公司開發(fā)生產(chǎn)的CAN總線儀表總成，是可以接入汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的儀表總成。主要為采用電控和進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的發(fā)動機(jī)的重型卡車、客車、轎車、工程機(jī)械配套。該產(chǎn)品目前已用于一汽重卡、一汽客車公司生產(chǎn)的客車、包頭北方奔馳客車底盤廠、三一重工生產(chǎn)的挖掘機(jī)、徐州重工的油田鉆機(jī)同時將進(jìn)一步用于北京京華客車、福田重卡等。包頭北方奔馳客車底盤有限公司、一汽客車公司已經(jīng)小批量使用。隨著汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步，采用總線技術(shù)的汽車將普遍使用。因此，需要配套總線儀表的數(shù)量也將越來越大。重型卡車隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的增加而增大產(chǎn)量，21世紀(jì)物流重型卡車發(fā)展的主要趨勢是大噸位、高效率、低污染、專業(yè)化運(yùn)輸，并在經(jīng)濟(jì)性、動力性、可靠性方面都會有所提高，而且要適應(yīng)未來的交通法規(guī)要求，尤其是要滿足未來更加嚴(yán)格的環(huán)保要求。因此要大力的采用先進(jìn)的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 CAN總線技術(shù)的使用 在當(dāng)今的中高檔汽車中都采用了汽車總線技術(shù)。汽車總線為汽車內(nèi)部各種復(fù)雜的電子設(shè)備、控制器、測量儀器等提供了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換渠道。近10年來數(shù)據(jù)總線技術(shù)的引入也將是汽車電子技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。 20世紀(jì)90年代以來，汽車上由電子控制單元(ECU)控制的部件數(shù)量越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置、安全氣囊裝置、電控門窗裝置、主動懸架等等。隨著集成電路和單片機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用，車上的ECU數(shù)量越來越多。因此，一種新的概念-車上控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN（Controller Area Network）的概念也就應(yīng)運(yùn)而生了。CAN最早是由德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議，按照ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，CAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線式，因此也稱為CAN總線。 CAN協(xié)議中每一幀的數(shù)據(jù)量都不超過8個字節(jié)，以短幀多發(fā)的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高實時性；CAN總線的糾錯能力非常強(qiáng)，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；同時CAN總線的速率可達(dá)到1M bit/s，是一個真正的高速網(wǎng)絡(luò)?？傊?，將CAN總線應(yīng)用在汽車中使用有很多優(yōu)點(diǎn)： （1）用低成本的雙絞線電纜代替了車身內(nèi)昂貴的導(dǎo)線，并大幅度減少了用線數(shù)量；提高可靠性,安全性、降低成本。 （2）具有快速響應(yīng)時間和高可靠性，并適合對實時性要求較高的應(yīng)用如剎車裝置和氣囊；控制平臺、信息平臺、駕駛平臺的互連基礎(chǔ)。 （3）CAN芯片可以抗高溫和高噪聲，并且具有較低的價格，開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)定義的OSI模型，CAN協(xié)議定義了物理層及數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范，這為不同的汽車廠商制定符合自身需要的應(yīng)用層協(xié)議提供了很大的便利。如果需要建立更加完善的系統(tǒng)，還需要在CAN的基礎(chǔ)上選擇合適的應(yīng)用層協(xié)議。如CANopen、SAE J1939等。 基于CAN總線技術(shù)的應(yīng)用層協(xié)議 目前，基于CAN總線的應(yīng)用層協(xié)議很多比如SEA J1939、SEA J1850、CANopen等，下面以應(yīng)用比較廣泛的應(yīng)用層協(xié)議SEA J1939為例進(jìn)行說明。 J1939協(xié)議是目前在大型汽車中應(yīng)用最廣泛的應(yīng)用層協(xié)議，可達(dá)到250Kbps的通訊速率。J1939協(xié)議由美國SAE( Society of Automotive Engineer)組織維護(hù)和推廣。J1939協(xié)議具有如下特點(diǎn)： （1）以CAN2.0B協(xié)議為基礎(chǔ)，物理層標(biāo)準(zhǔn)與ISO11898規(guī)范兼容并采用符合該規(guī)范的CAN控制器及收發(fā)器。通訊速率最高可達(dá)到250Kbps。 （2）采用PDU( Protocol Data Unit 協(xié)議數(shù)據(jù)單元)傳送信息，每個PDU相當(dāng)于CAN協(xié)議中的一幀。由于每個CAN幀最多可傳輸8個字節(jié)數(shù)據(jù)，因此PDU的傳輸具有很高的實時性。 （3）利用CAN2.0B擴(kuò)展幀格式的29位標(biāo)志符定義每一個PDU的含義以及該P(yáng)DU的優(yōu)先級。 （4）J1939協(xié)議主要作為汽車中應(yīng)用的通訊協(xié)議，對汽車中應(yīng)用到的各類參數(shù)都進(jìn)行了規(guī)定。參數(shù)的規(guī)定符合ISO11992標(biāo)準(zhǔn)。 我們公司開發(fā)、生產(chǎn)的應(yīng)用在大型卡車客車的總線式汽車儀表總成就是基于CAN總線技術(shù)使用J1939協(xié)議的汽車儀表。其中多功能儀表是整個儀表總成的核心，并且通過了嚴(yán)格的可靠性測試和實際產(chǎn)品化驗證，抗電子干擾能力很強(qiáng)，適合汽車EMC要求，已投入批量生產(chǎn)。多功能表各項指標(biāo)已達(dá)到了國際先進(jìn)水平，除支持SAE J1939固件外，還可支持SAE 1587，ISO9141標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對汽車儀表的控制驅(qū)動。在國內(nèi)是唯一實現(xiàn)了對汽車全液晶數(shù)字儀表的控制，步進(jìn)馬達(dá)指針儀表的控制及多功能車載傳感器信息運(yùn)行參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)計算信息平臺。通過了與美國、德國、意大利 J1939 發(fā)動機(jī)的互連測試，取得了國際化的通行證。 這些技術(shù)的突破為我國采用汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高整車技術(shù)水平，發(fā)展汽車網(wǎng)絡(luò)計算平臺，參與國際競爭具有重大現(xiàn)實意義。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和科技水平的提高，人們對環(huán)保、安全、人機(jī)一體化方面提出了更高的要求，汽車儀表正在不斷融入當(dāng)今各學(xué)科、各領(lǐng)域的新技術(shù)、新材料成果，向多元化、電子化、系統(tǒng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 總線式汽車儀表是汽車電子類產(chǎn)品之一，是由我公司基于CAN2.0B的應(yīng)用層協(xié)議S